制备各向异性膜的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制备具有各向异性特性的薄膜的技术，如该薄膜具有光学的、磁的、电导性以及其它特性。特别是，本发明专利技术涉及由有机材料如有机染料的液晶溶液获得起偏振膜的装置。该披露的方法和装置可以用于利用液晶溶液生产具有高品质和高度完美性的取向结构的各向异性膜，其具有效果的显著再现性。该装置采用机械元件来接收和导向液晶溶液至基片上，然后在其被传送时提供给动力单元取向作用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备具有各向异性特性的薄膜的技术，如该薄膜具有光学的、磁的、电导性以及其它特性。特别是，本专利技术涉及由有机材料如有机染料的液晶(LC)溶液获得起偏振膜的装置和方法。
技术介绍
目前，由有机染料的液晶(LC)溶液中获得的光学各向异性膜得到广泛应用，特别是用于制造信息显示装置配件(参阅10/09/2000提交的RU2155978，G02 B5/30)。这样的膜为分子有序排列的有机物的薄层。所提及材料的扁平分子组合在一起形成了所谓的定向有序束—超分子复合物。分子的平面和它们的光学转变偶极距与膜的宏观取向轴成垂直方向。为了形成这样结构，可利用有机物溶液特别是染料的液晶状态，因为当在相互定向的一维或二维的类似结晶的聚集物存在时，这类物质的分子中已经具有了局部的有序性。在基体表面使用这样的系统，并施加外部取向作用时，这些物质呈现宏观取向，干燥后不仅保持完整，而且由于液晶现象还有所增强。所生成的偏振轴根据取向方向所确定，并与偏光镜的方向相一致。这些膜的结构特性要求设计用于其制备的专用装置。目前有各种已知的制造上述膜的方法，相应地也有各种实施这些方法的各种装置。可以参看如美国专利US5,739,296，其中液晶(LC)溶液的施加是通过采用拉拔槽(drawing slot)或迈尔(Mayer)棒完成的。迈尔棒可以是刀形(刮板)或圆筒形的。完成液晶(LC)溶液在基片表面的涂敷可以同时伴有在特定方向上超分子复合物的取向，以干燥过程结束膜的制备。然而，已知装置不能制造出具有高度各向异性的可重复参数的膜。认为这是由于制备过程中出现的膜分子结构缺陷所致。除此之外，该制造方法需要针对每一批新的原料设定特定的制备条件，其需要长时间的准备工作。对液晶膜的制造还没有进行充分的研究。设计者所面临的任务是增强最终产品膜的取向度、提高其参数的可重复性、以及提高其特性的各向异性度。专利技术简述本专利技术涉及由有机物或无机物的液晶溶液制备各向异性膜的方法和装置，特别是由有机染料的液晶溶液制备具有高度各向异性、高度结构完整(结晶度)的光学各向异性膜，同时其产物具有显著的可重复性。一机械元件在此装置中用来附加取向作用以及产生有利于膜结构完美度提高的流变学条件。本文的方法和装置的适用性不仅仅局限于由有机染料的液晶溶液生产光学各向异性膜。某些由无机溶致液晶制备的膜，例如氧基氢氧化铁或氧化钒，具有各向异性电性和磁性特征。各向异性膜制备条件的选择取决于所使用的材料的粘度、溶剂的挥发性、动力单元在溶液取向和结构形成中的能力。在每种特定情况下都可以选择在该装置中机械元件的相应移动速率和供给溶液的速率，以及所获得膜的尺寸和该装置中各元件之间的距离。本专利技术的技术效果在于由有机物或无机物的液晶溶液制备各向异性膜装置的设计和方法，其可增强所获得膜结构的完美度、提高了膜表面和穿过其厚度的参数的重复性，而且还提高了膜的各向异性。本专利技术的技术效果通过由液晶溶液制备各向异性膜的装置来实现的，在至少一基片上有至少一种用于供给溶液的装置，至少一对溶液和/或分子和/或超级分子复合物取向作用的装置，以及至少一板型溶液导向装置，其安装具有提供给溶液首先进入板的内侧(相对于取向元件)的可能性，然后再流到基片上；此外，上述装置具有能够与基片支持物发生相对移动的可能性，并且具有在彼此间以及距离基片支持物所需要的距离处进行固定的可能性。在本文的装置中，可提供由不同材料、使用不同的基片支撑物在同时形成几种膜的装置。板可以做成扁平的，可以与基片支撑物平面成0°到90°角安装。至少该板的一部分可以做成圆筒形的表面。在与上述装置和基片支持物相对移动方向的垂直方向上，至少一个板的尺寸可以大于基片支持物的尺寸，和/或位于基片支持物侧面的板边缘的横向尺寸可以不小于形成膜的横向尺寸。至少该板表面的一部分可具有亲水和/或疏水性。至少部分该板表面以浮雕为特征。板可以采用聚合物材料、或橡胶、或者至少两种不同的材料制成，其构成板的不同部分和/或构成板的不同层。至少一种取向作用的装置可作成刀形(刮板型式)或圆柱杆件，其可旋转或不旋转。至少一种起取向作用的装置包括至少一种附加板，其一端是固定的，以便当附加板和基片支持物之间发生相对移动时，该附加板的至少一部分可以紧跟在导向作用的主装置后在基片表面上进行自由移动。至少一液体进料装置包括至少一用于提供溶液的注入器、和/或至少一传动辊系统、和/或至少一带有溶液供给剂量计的通道。至少一取向装置的表面以浮雕为特征。该装置可附加地装备至少一种用于将溶剂从形成中的膜中除去的装置，其可为加热元件和/或空气或气体鼓风单元、和/或辐照单元，其可以进行固定，以提供对至少一部分基片表面的处理。该装置可附加配备提供静态条件的装置，至少一种减振装置，以及一种自动操作和/或制备过程控制系统。该由有机物或无机物液晶溶液制备各向异性膜的技术效果可以通过如下方法来实现，该方法包括以将溶液添加到导向元件的表面然后到基片上的方式供给溶液，在此其受到外部取向作用；此外，在制备过程中，基片和溶液的供给装置、溶液导向元件、和取向作用装置在形成膜的表面可以相互发生移动。取向作用处理后和/或取向作用处理中对形成中的膜进行干燥。液晶溶液的导向元件位于距基片和取向元件的某一距离处，以将溶液成薄层地流到基片上。为了在基片上形成所需要厚度的膜、以及在与基片接触时提供液晶溶液的层流、并且进一步溶液流到基片上，在供给装置、导向和取向元件之间的距离、以及上述元件和基片支持物之间的距离都应该进行选择。当供给元件将液晶溶液进料给导向元件时，其已发生初步的取向作用。除此之外，该装置的机械元件以彼此之间的某一距离进行安装并且以某一速率进行移动以便使流入该基片的溶液变为薄层流。这可促进溶液的动力单元(分散相的元件)的取向作用，以及可获得跨越整个膜厚度的有序结构。在供给溶液和对溶液施加取向作用时不存在扰动，减少了由于偏离取向所造成的结构缺陷。附图简要说明通过以下说明并结合相应的附图可以更清楚地理解本专利技术，其中附图说明图1为实现本专利技术的装置的示意图；图2a和图2b示意性地说明了在膜的形成过程中动力单元(分散相的元件)在溶液中的分布a)使用具有圆柱杆件的传统装置，b)根据披露的本专利技术，也具有圆柱杆件。图3为一种装置的示意图，其包括用于从形成中的膜上除去溶剂的元件，该元件为加热元件的形式；图4为一种装置的示意图，其中调整作用元件的功能通过刀形刮片(blade)来实现。优选具体实施例的描述图1所示为装置的主要部件基片支持物1；提供液体(有机物或无机物的液晶溶液)分散系统的元件2，其包括分散器3和输送溶液的通道4；溶液的定向或导向元件5；调整元件6，提供的是一圆柱杆件。该元件5可以包括能够对动力单元进行初始调整的调整槽(5a)，可以包括调整槽6a的调整元件6进一步对动力单元进行调整。板的一部分或元件5可包括一个邻近基片的圆柱形表面(未示出)。在该装置运转时，基片7安装在基片支持物1上，安装元件2、和元件5相对于基片支持物1具有相对移动的可能性，目的是将涂布溶液运送到基片7的整个表面上，并且对溶液的动力单元(分散相的元件)提供外部调整作用，如图2b。除此之外，可将元件2、和元件5在其彼此之间以及距基片支持物的必要的距离处进行安装。选择这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在至少一种基片上由有机物和／或无机物的液晶溶液制备各向异性膜的装置，包括： 至少一种供给所述液晶溶液的装置； 向所述溶液和／或分子和／或所述溶液的超分子复合物提供取向作用的第一装置； 至少一板型的溶液导向元件用于接收所述溶液到所述基片上，由所述第一装置为所述溶液提供取向作用；以及 用于在所述基片、所述第一装置、和所述溶液导向元件之间，提供相对运动的装置。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕维尔I拉扎列夫，迈克尔V保克什托，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]